Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр



Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр
Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр
Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр

 


Владельцы патента RU 2477863:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" (RU)

Изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной техники, а более конкретно к интегральным измерительным элементам величин угловой скорости и ускорения. В устройство, содержащее полупроводниковую подложку с двумя опорами, инерционную массу, два торсиона, две упругие балки и подвижный электрод, введены восемь дополнительных опор, внутренняя рамка, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно подложки, два дополнительных торсиона, расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, три дополнительных подвижных электрода, двенадцать дополнительных упругих балок, расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, четыре неподвижных электрода с гребенчатыми структурами с одной стороны, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, причем подвижные электроды выполнены с гребенчатыми структурами с одной стороны и образуют конденсаторы с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов. Изобретение обеспечивает возможность измерения величин угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и ускорения вдоль осей X, Y, расположенных в плоскости подложки гироскопа-акселерометра. 3 ил.

 

Предлагаемое изобретение относится к области измерительной техники и микросистемной техники, а более конкретно к интегральным измерительным элементам величин угловой скорости и ускорения.

Известен интегральный микромеханический гироскоп [В.П.Тимошенков, С.П.Тимошенков, А.А.Миндеева, Разработка конструкции микрогироскопа на основе КНИ-технологии, Известия вузов. Электроника, №6, 1999, стр.49, рис.2], содержащий диэлектрическую подложку с напыленными на ней четырьмя электродами и инерционную массу, расположенную с зазором относительно диэлектрической подложки, выполненную в виде пластины из полупроводникового материала, образующую с парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор и связанную с внутренней колебательной системой с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к внутренней колебательной системе, выполненной из полупроводникового материала, образующей с другой парой напыленных на подложку электродов плоский конденсатор, используемый в качестве электростатического привода, причем колебательная система соединена с внешней рамкой с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами прикреплены к внутренней колебательной системе, а другими - к внешней рамке, выполненной из полупроводникового материала и расположенной непосредственно на диэлектрической подложке.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются два неподвижных электрода электростатических приводов с гребенчатыми структурами с одной стороны, четыре опоры, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке, рамка, инерционная масса, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно подложки, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, электрод, расположенный непосредственно на подложке.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величин ускорения по осям X, Y.

Функциональным аналогом заявляемого объекта является микромеханический гироскоп [S.E.Alper, T.Akin, A Planar Gyroscope Using a Standard Surface Micromachining Process, The 14th European Conference on Solid-State Transducers (EUROSENSORS XIV), 2000, p.387, fig.1], содержащий подложку с расположенными на ней четырьмя электродами, выполненными из полупроводникового материала, инерционную массу, расположенную с зазором относительно подложки, выполненную в виде пластины из полупроводникового материала, образующую с парой расположенных на подложке электродов плоский конденсатор и связанную с внешним подвесом с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к внешнему подвесу, выполненного из полупроводникового материала и образующего с другой парой расположенных на подложке электродов плоский конденсатор, используемый в качестве электростатического привода, причем внешний подвес соединен с опорами с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами жестко соединены с внешним подвесом, а другими - с опорами, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на подложке, и два электрода, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на подложке с зазором относительно внешнего подвеса так, что образуют плоские конденсаторы, используемые в качестве электростатических приводов.

Данный гироскоп позволяет измерять величину угловой скорости при вращении его вокруг оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа.

Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками, являются два неподвижных электрода электростатических приводов с гребенчатыми структурами с одной стороны, четыре опоры, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке, рамка, инерционная масса, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно подложки, неподвижный электрод емкостного преобразователя перемещений, выполненный из полупроводникового материала, расположенный на подложке, упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки.

Недостатком конструкции гироскопа является невозможность измерения величин ускорения по осям X, Y.

Из известных наиболее близким по технической сущности к заявляемому объекту является интегральное микромеханическое устройство [V.Milanovic, M.Last, M.Palaniapan, K.S.J.Pister, Laterally actuated torsional micromirrors for large static deflection, IEEE Photonic technologies letters, vol.15, No. 2, February 2003, p.1, fig.1], содержащее полупроводниковую подложку с расположенными на ней двумя опорами, выполненными из полупроводникового материала, инерционную массу, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно подложки, соединенную с опорами с помощью двух торсионов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе, а другими - к опорам, подвижный электрод, выполненный из полупроводникового материала и расположенный с зазором относительно подложки, соединенный с инерционной массой с помощью двух упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, которые одними концами жестко прикреплены к подвижному электроду, а другими - к инерционной массе.

Данное устройство позволяет отклонять инерционную массу перпендикулярно плоскости подложки.

Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками, являются полупроводниковая подложка с расположенными на ней опорами, выполненными из полупроводникового материала, инерционная масса, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно подложки, соединенная с опорами с помощью торсионов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки, подвижный электрод, выполненный из полупроводникового материала и расположенный с зазором относительно подложки, соединенный с инерционной массой с помощью упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно подложки.

Причиной, препятствующей достижению технического результата, является невозможность измерения величин угловой скорости вокруг оси Z, расположенной перпендикулярно плоскости подложки, и ускорения по осям X, Y, расположенных в плоскости подложки.

Задача предлагаемого изобретения - возможность измерения величин угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и ускорения вдоль осей X, Y, расположенных в плоскости подложки гироскопа-акселерометра.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого изобретения, заключается в возможности измерения величин угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки, и ускорения вдоль осей X, Y, расположенных в плоскости подложки гироскопа-акселерометра.

Технический результат достигается за счет введения восьми дополнительных опор, выполненных из полупроводникового материала и расположенных, непосредственно на полупроводниковой подложке, внутренней рамки, выполненной из полупроводникового материала и расположенной с зазором относительно полупроводниковой подложки, двух дополнительных торсионов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, трех дополнительных подвижных электродов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, двенадцати дополнительных упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, четырех неподвижных электродов с гребенчатыми структурами с одной стороны, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, причем подвижные электроды выполнены с гребенчатыми структурами с одной стороны и образуют конденсаторы с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов.

Для достижения необходимого технического результата в интегральное микромеханическое устройство, содержащее полупроводниковую подложку с расположенными на ней двумя опорами, выполненными из полупроводникового материала, инерционную массу, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно подложки, два торсиона, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, подвижный электрод, выполненный из полупроводникового материала и расположенный с зазором относительно подложки, две упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, введены восемь дополнительных опор, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, внутренняя рамка, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно полупроводниковой подложки, два дополнительных торсиона, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки, три дополнительных подвижных электрода, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки, двенадцать дополнительных упругих балок, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно полупроводниковой подложки, четыре неподвижные электрода с гребенчатыми структурами с одной стороны, выполненные из полупроводникового материала и расположенные непосредственно на полупроводниковой подложке, причем подвижные электроды выполнены с гребенчатыми структурами с одной стороны и образуют конденсаторы с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов.

Сравнивая предлагаемое устройство с прототипом, видим, что оно содержит новые признаки, то есть соответствует критерию новизны. Проводя сравнение с аналогами, приходим к выводу, что предлагаемое устройство соответствует критерию «существенные отличия», так как в аналогах не обнаружены предъявляемые новые признаки.

На Фиг.1 приведена топология предлагаемого интегрального микромеханического гироскопа-акселерометра и показаны сечения. На Фиг.2 приведена структура предлагаемого интегрального микромеханического гироскопа-акселерометра. На Фиг.3 показано место соединения инерционной массы с упругими балками и торсионами.

Интегральный микромеханический гироскоп (Фиг.1) содержит полупроводниковую подложку 1 с расположенными на ней двумя неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 2, 3, выполненными из полупроводникового материала, два неподвижных электрода с гребенчатыми структурами с одной стороны 4, 5, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке 1, два подвижных электрода электростатических приводов с гребенчатыми структурами с одной стороны 6, 7, выполненных в виде пластин из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, образующих электростатическое взаимодействие с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 2, 3 в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, и связанных с полупроводниковой подложкой 1 с помощью упругих балок 8, 9, 10, 11, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами соединены с подвижными электродами электростатических приводов 6, 7, а другими - с опорами 12, 13, 14, 15, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на полупроводниковой подложке 1, два подвижных электрода электростатических приводов с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17, выполненных в виде пластин из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, образующих электростатическое взаимодействие с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 4, 5 в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, и связанных с полупроводниковой подложкой 1 с помощью упругих балок 18, 19, 20, 21, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами соединены с подвижными электродами электростатических приводов 16, 17, а другими - с опорами 22, 23, 24, 25, выполненными из полупроводникового материала и расположенными непосредственно на полупроводниковой подложке 1, внутреннюю рамку 26, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, соединенную с подвижными электродами 6, 7 с помощью четырех упругих балок 27, 28, 29, 30, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, которые одними концами жестко прикреплены к внутренней рамке 26, а другими - к подвижным электродам 6, 7, и связанную с полупроводниковой подложкой 1 с помощью торсионных балок 31, 32, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами соединены с внутренней рамкой 26, а другими - с опорами 33, 34, инерционную массу 35, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, соединенную с подвижными электродами 16, 17 с помощью четырех упругих балок 36, 37, 38, 39, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки 1, которые одними концами жестко прикреплены к инерционной массе 35, а другими - к подвижным электродам 16, 17, и связанную с полупроводниковой подложкой 1 с помощью торсионных балок 40, 41, выполненных из полупроводникового материала, которые одними концами соединены с инерционной массой 35, а другими - с внутренней рамкой 26.

Работает устройство следующим образом.

При подаче на неподвижные электроды с гребенчатыми структурами с одной стороны 2, 3 переменных напряжений, сдвинутых относительно друг друга по фазе на 180°, относительно подвижных электродов с гребенчатыми структурами с одной стороны 6, 7 между ними возникает электростатическое взаимодействие, что приводит к возникновению колебаний последних в плоскости полупроводниковой подложки 1 (вдоль оси X), за счет s-образного изгиба упругих балок 8, 9, 10, 11, соединяющих подвижные электроды 6, 7 с опорами 12, 13, 14, 15. Колебания подвижных электродов 6, 7 передаются внутренней рамке 26, через упругие балки 27, 28, 29, 30, что вызывает колебания внутренней рамки 26 за счет кручения торсионных балок 31, 32, соединяющих внутреннюю рамку 26 с опорами 33, 34. Колебания прямоугольной рамки 26 передаются инерционной массе 35 через торсионные балки 40, 41.

При возникновении вращения полупроводниковой подложки 1 (угловой скорости) вокруг оси, расположенной перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1 (ось Z), инерционная масса 35 под действием сил инерции Кориолиса начинает совершать колебания в плоскости полупроводниковой подложки 1 (относительно оси X), за счет кручения торсионных балок 40, 41. Колебания инерционной массы 35 передаются подвижным электродам с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17 через упругие балки 36, 37, 38, 39, что вызывает колебания подвижных электродов с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17 в плоскости полупроводниковой подложки 1 (вдоль оси Y), за счет s-образного изгиба упругих балок 19, 20, 21, 22, соединяющие подвижные электроды с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17 с опорами 22, 23, 24, 25. Разность напряжений, генерируемых на емкостных преобразователях перемещений, образованных неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 4, 5 и подвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17, соответственно, за счет изменения величины площади перекрытия между ними, характеризует величину угловой скорости.

При возникновении ускорения полупроводниковой подложки 1 вдоль оси X, расположенной в плоскости полупроводниковой подложки 1, подвижные электроды с гребенчатыми структурами с одной стороны 6, 7 под действием сил инерции начинают перемещаться вдоль оси Х в плоскости полупроводниковой подложки 1, за счет s-образного изгиба упругих балок 8, 9, 10, 11, соединяющих подвижные электроды 6, 7 с опорами 12, 13, 14, 15, внутренняя рамка 26 начинает совершать вращение перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1 за счет кручения торсионных балок 31, 32, соединяющих внутреннюю рамку 26 с опорами 33, 34. Разность напряжений, генерируемых на емкостных преобразователях перемещений, образованных неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 2, 3 и подвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 6, 7, соответственно, за счет изменения величины площади перекрытия между ними, характеризует величину ускорения.

При возникновении ускорения полупроводниковой подложки 1 вдоль оси Y, расположенной в плоскости полупроводниковой подложки 1, подвижные электроды с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17 под действием сил инерции начинают перемещаться вдоль оси Y в плоскости полупроводниковой подложки 1, за счет s-образного изгиба упругих балок 18, 19, 20, 21, соединяющих подвижные электроды 16, 17 с опорами 19, 20, 21, 22, инерционная масса 35 начинает совершать вращение перпендикулярно плоскости полупроводниковой подложки 1 за счет кручения торсионных балок 40, 41, соединяющих инерционную массу 35 с внутренней рамкой 26. Разность напряжений, генерируемых на емкостных преобразователях перемещений, образованных неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 4, 5 и подвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны 16, 17, соответственно, за счет изменения величины площади перекрытия между ними, характеризует величину ускорения.

Таким образом, предлагаемое устройство представляет собой интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр, позволяющий измерять величины угловой скорости и ускорения вдоль осей X, Y, расположенных в плоскости подложки, и оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа-акселерометра.

Введение восьми дополнительных опор, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, внутренней рамки, выполненной из полупроводникового материала и расположенной с зазором относительно полупроводниковой подложки, двух дополнительных торсионов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, трех дополнительных подвижных электродов, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, двенадцати дополнительных упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, четырех неподвижных электродов с гребенчатыми структурами с одной стороны, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, причем подвижные электроды выполнены с гребенчатыми структурами с одной стороны и образуют конденсаторы с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов, позволяет измерять величины угловой скорости вдоль оси Z, направленной перпендикулярно плоскости подложки гироскопа-акселерометра, и ускорения вдоль осей X, Y, расположенных в плоскости подложки, что позволяет использовать предлагаемое изобретение в качестве интегрального измерительного элемента величин угловой скорости и ускорения.

Таким образом, по сравнению с аналогичными устройствами, предлагаемый интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр позволяет сократить площадь подложки, используемую под размещение измерительных элементов величин угловой скорости и ускорения, так как для измерения величин угловой скорости и ускорения по осям X, Y, Z используется только один интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр.

Интегральный микромеханический гироскоп-акселерометр, содержащий полупроводниковую подложку с расположенными на ней двумя опорами, выполненными из полупроводникового материала, инерционную массу, выполненную из полупроводникового материала и расположенную с зазором относительно подложки, два торсиона, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, подвижный электрод, выполненный из полупроводникового материала и расположенный с зазором относительно подложки, две упругие балки, выполненные из полупроводникового материала и расположенные с зазором относительно подложки, отличающийся тем, что в него введены восемь дополнительных опор, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, внутренняя рамка, выполненная из полупроводникового материала и расположенная с зазором относительно полупроводниковой подложки, два дополнительных торсиона, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, три дополнительных подвижных электрода, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, двенадцать дополнительных упругих балок, выполненных из полупроводникового материала и расположенных с зазором относительно полупроводниковой подложки, четыре неподвижных электрода с гребенчатыми структурами с одной стороны, выполненных из полупроводникового материала и расположенных непосредственно на полупроводниковой подложке, причем подвижные электроды выполнены с гребенчатыми структурами с одной стороны и образуют конденсаторы с неподвижными электродами с гребенчатыми структурами с одной стороны в плоскости их пластин через боковые зазоры и взаимопроникающие друг в друга гребенками электродов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения ускорения подвижных объектов. .

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в системах диагностирования промышленных роботов. .

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к линейным осевым акселерометрам, предназначенным для применения в навигационных системах летательных аппаратов, морских судов и на транспорте.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения перемещения измерительного центра инерционной массы чувствительного элемента приборов, в которых используется магнитный или электростатический подвес тела.

Изобретение относится к области измерительной техники, а точнее к преобразователям линейного ускорения с упругим подвесом подвижного элемента. .

Изобретение относится к области измерительной техники, конкретно к той ее части, которая занимается вопросами измерения линейных ускорений подвижных объектов: самолетов, ракет, космических аппаратов и других транспортных средств.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к преобразователям линейного ускорения с дискретным выходным сигналом. .

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при изготовлении интегральных акселерометров. Чувствительный элемент интегрального акселерометра выполнен из проводящего монокристаллического кремния и содержит маятник 3, соединенный с помощью упругих подвесов 2 с каркасной рамкой 1, обкладки 4, соединенные с каркасной рамкой 1 через площадки 6, расположенные на каркасной рамке 1. На обкладках 4 выполнены выемки 7 в местах соединения с площадками 6, расположенными на каркасной рамке 1. На поверхностях выемок 7 и площадок 6 сформированы последовательно слои диэлектрика 10 и металла 11 для улучшения качества соединения. Дифференциальный конденсатор, необходимый для функционирования интегрального акселерометра, образован проводящей поверхностью кремниевого проводящего маятника 3 и металла 11, нанесенного на обкладки 4 со стороны маятника 3 с образованием емкостного зазора 5. Техническим результатом является улучшение метрологических характеристик путем усовершенствования конструкции чувствительного элемента интегрального акселерометра. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к устройствам для измерения линейных ускорений и может быть использовано для одновременного измерения ускорений вдоль трех взаимно перпендикулярных осей. Сущность: акселерометр содержит инерционную массу (1), которая закреплена во внутренней раме (2) с помощью торсионов (3- 6). Торсионы (3-6) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний инерционной массы (1) вдоль оси Х. На инерционной массе (1) закреплены подвижные электроды (7, 8) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. На внутренней раме (2) закреплены подвижные электроды (9, 10) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Внутренняя рама (2) закреплена во внешней раме (11) с помощью торсионов (12-15). Торсионы (12-15) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний внутренней рамы (2) вдоль оси Y. Внешняя рама (11) закреплена в корпусе (16) с помощью торсионов (17-20). Торсионы (17-20) размещены в микромеханическом акселерометре с возможностью совершения поступательных колебаний внешней рамы (11) вдоль оси Z. На внешней раме (11) закреплены подвижные электроды (21, 22) датчика перемещения. Корпус (16) закреплен на подложке (23), на которой закреплены неподвижные электроды (24, 25) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Неподвижные электроды (24, 25) образуют конденсаторы с подвижными электродами (7, 8) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения инерционной массы (1) относительно подложки (23). На подложке (23) закреплены неподвижные электроды (26, 27) датчика перемещения, выполненные с гребенчатыми структурами с одной стороны. Неподвижные электроды (26, 27) образуют конденсаторы с подвижными электродами (9, 10) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения внутренней рамы (2) относительно подложки (23). На подложке (23) закреплены неподвижные электроды (28, 29) датчика перемещения. Неподвижные электроды (28, 29) образуют конденсаторы с подвижными электродами (21, 22) в плоскости их пластин, образуя при этом емкостной датчик перемещения внешней рамы (11) относительно подложки (23). Инерционная масса (1), внутренняя рама (2), внешняя рама (11), торсионы (3-6, 12-15, 17-20), подвижные электроды (7-10, 21, 22) датчиков перемещения расположены с зазором относительно подложки (23). Инерционная масса (1), внутренняя рама (2), внешняя рама (11), торсионы (3-6, 12-15, 17-20), подвижные электроды (7-10, 21, 22) датчиков перемещения, неподвижные электроды (24-29) датчиков перемещения, корпус (16) выполнены из полупроводникового материала, например, из монокристаллического кремния. Подложка (23) может быть изготовлена из диэлектрика, например, из боросиликатного стекла. Технический результат: возможность проведения одновременных измерений ускорений вдоль трех взаимно перпендикулярных осей X, Y, Z. 1 ил.
Наверх